تیمی از محققان دانشگاه کلرادو استراتژی جدیدی برای تبدیل تصاویر پزشکی، مانند اسکن سی تی یا ام آر آی، به مدل های سه بعدی دیجیتالی با جزئیات باورنکردنی ایجاد کرده است. این پیشرفت، گامی مهم به سمت چاپ نمایش‌های واقعی از آناتومی انسان است که متخصصان پزشکی می‌توانند از نظر فیزیکی با آن درگیر شوند.
این کشف ناشی از همکاری دانشمندان دانشگاه کلرادو است پردیس بولدر و پردیس پزشکی Anschutz که برای رفع یک نیاز عمده در دنیای پزشکی طراحی شده است – جراحان مدت‌هاست که از ابزارهای تصویربرداری به جای لمس و احساس برای برنامه‌ریزی روش‌های خود قبل از ورود به اتاق عمل استفاده می‌کنند.
رابرت مک کوردی، استادیار دپارتمان مهندسی مکانیک پل ام. نویسنده ارشد مقاله تیم او می‌خواهد به پزشکان روش جدیدی برای چاپ مدل‌های واقعی و قابل درک از اعضای مختلف بدن بیمارانشان، تا جزئیات رگ‌های خونی کوچکشان ارائه دهد. به عبارت دیگر – مدلی از کلیه خود که به طور کامل از پلیمرهای نرم و انعطاف پذیر ساخته شده است.
در این مطالعه، رابرت مک‌کردی و همکارانش روشی را برای استفاده از داده‌های اسکن برای ایجاد نقشه‌هایی از اندام‌های متشکل از میلیاردها وکسل ارائه کردند. محققان در حال حاضر در حال آزمایش این هستند که چگونه می توانند از چاپگرهای سه بعدی برای تبدیل این نقشه ها به مدل های فیزیکی دقیق تر از مدل های موجود از طریق ابزارهای موجود استفاده کنند.
نیکلاس جاکوبسون، محقق طراحی بالینی در Inworks Innovation Initiative، و یکی از رهبران CU Anschutz’ Nicholas Jacobson، گفت: «در آزمایشگاه من، ما به دنبال راه‌های جایگزینی برای ارائه می‌گردیم که به جای مختل کردن، روند تفکر جراحان را تغذیه کند. پروژه “این بازنمایی ها به منابع ایده هایی تبدیل می شوند که به ما و همکاران جراحی ما کمک می کنند تا اطلاعات بیشتری را در داده های موجود ببینیم و به آن واکنش نشان دهیم.”
در حال حاضر، متخصصان پزشکی سعی می کنند با استفاده از نقشه برداری “سطح مرزی” ساختارهای اندام های انسان را به تصویر بکشند – که اساساً یک شی را به عنوان مجموعه ای از سطوح نشان می دهد. رابرت مک‌کردی می‌گوید: «روش‌های موجود را تنها با در نظر گرفتن پوست بیرونی پرتقال نمایانگر یک پرتقال کامل در نظر بگیرید. “وقتی اینطور نگاه کنیم، کل پرتقال پوست می شود.” این تحقیق سعی دارد جزئیات کل پرتقال – داخل و خارج را نشان دهد.
این رویکرد با فایل تصویربرداری دیجیتال و ارتباطات در پزشکی (DICOM) آغاز می‌شود – داده‌های سه بعدی استانداردی که اسکن‌های CT و MRI تولید می‌کنند. محققان با استفاده از نرم‌افزار سفارشی، این اطلاعات را به وکسل تبدیل می‌کنند – اساساً یک اندام را به مکعب‌های کوچک با حجمی بسیار کوچک‌تر از یک قطره اشک معمولی برش می‌دهند. به گفته رابرت مک‌کردی، این گروه می‌تواند همه این کارها را بدون از دست دادن اطلاعات مربوط به اندام‌ها در این فرآیند انجام دهد – چیزی که با روش‌های نقشه‌برداری موجود غیرممکن است.
برای آزمایش این ابزار، تیم داده‌های اسکن واقعی قلب، کلیه و مغز انسان را گرفت و سپس نقشه‌ای برای هر یک از این ساختارها ایجاد کرد. نقشه‌های به‌دست‌آمده به اندازه‌ای دقیق بودند که می‌توانستند، برای مثال، بین قسمت داخلی گوشتی کلیه، یا مدولا، و لایه بیرونی یا قشر آن – که هر دو در چشم انسان صورتی به نظر می‌رسند، تمایز قائل شوند.
رابرت مک‌کردی می‌گوید: «جراحان دائماً بافت‌ها را لمس می‌کنند و با آن‌ها تعامل دارند. بنابراین ما می‌خواهیم مدل‌هایی را به آن‌ها ارائه دهیم که هم بصری و هم لمسی باشند و تا جایی که می‌توانند نمایانگر چیزی باشند که قرار است با آن روبرو شوند.»
این پروژه توسط AB Nexus، یک برنامه کمک هزینه است که به دنبال ایجاد همکاری های جدید بین دو پردیس دانشگاه کلرادو است. تحقیق منتشر شده با عنوان “تعریف بافت نرم: چاپ بیت مپ از بافت نرم برای برنامه ریزی جراحی” را می توان در اینجا یافت.